半干旱黃土區(qū)不同土地利用方式對土壤生態(tài)水文性質(zhì)的影響.pdf

1、黃土高原區(qū)域在我國既是生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)，又是經(jīng)濟不發(fā)達的地區(qū)。水資源短缺、沙漠化嚴重等自然問題嚴重制約著當?shù)氐陌l(fā)展。隨著可持續(xù)發(fā)展和退耕還林還草政策的提出，建立一個可持續(xù)的土地利用方式將是非常必要的。農(nóng)業(yè)學和自然科學等學科的研究已經(jīng)證實，最適合西北干旱地區(qū)的土地利用方式是牧業(yè)或以牧業(yè)為主的農(nóng)牧結(jié)合。紫花苜蓿是一種優(yōu)良的人工牧草，被稱為牧草之王，長期以來一直被認為是退耕還草的首選牧草。雖然對退耕還林還草工程的成果報道有很多但大都集中在改

2、善生態(tài)環(huán)境和增加經(jīng)濟效益等方面，對其水分特性的研究相對較少。在黃土高原地區(qū)水分是制約植物生長的關(guān)鍵性因子，土壤水分有效性是評價植物對土壤水分的利用程度,以及水分脅迫對植物生長影響的重要指標,是判斷黃土高原地區(qū)退耕還草工程成功與否的重要因素。本文共2個實驗，利用野外采樣和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法。第一年以撂荒草地、天然草地、小麥地和苜蓿地為實驗對象，測定含水量、土壤容重、水分特征曲線和氯離子研究不同土地利用方式下的水分入滲，第二年以農(nóng)田地和苜

3、蓿地為研究對象，分別測定其土壤粒徑、孔隙度、容重、飽和導水率、田間持水量、凋萎含水量、飽和含水量、有機質(zhì)、pH、水分特征曲線等指標，從土壤的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)和水分特性三方面進行比較,分析了農(nóng)田退耕為苜蓿后土壤性質(zhì)的差異，以期為這一地區(qū)植被的合理建植和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在不同的利用方式下，Van—Genuchten(VG)模型的相關(guān)系數(shù)均大于0.99，殘差均小于0.005；Gard ner模型的相關(guān)系數(shù)均大于

4、0.95，殘差均小于0.01，說明VG模型和Gardner模型對研究區(qū)均有較好的適用性，但VG模型的模擬效果更好。
　　與撂荒草地、天然草地和小麥地相比，苜蓿地的含水量明顯較低，干燥化程度嚴重。撂荒草地的基質(zhì)勢和水勢在5m以上波動較大，水分運動的方向變化劇烈，水勢隨深度的增加呈增加的趨勢，水分主要向上移動。天然草地在4m以上的水勢變化劇烈，水分運動方向變化劇烈，4m以下水勢幾乎不變，無水分入滲。小麥淺層的水勢大于深層的水勢，水分主

5、要向下移動。苜蓿地的水勢在整個剖面上波動均較劇烈說明水分運動的方向改變比較頻繁，苜蓿地的基質(zhì)勢遠遠小于撂荒草地、天然草地和小麥地，干燥程度更嚴重。
　　幾種利用方式下氯離子剖面有明顯差異，撂荒草地氯離子的含量隨深度的增加呈遞增趨勢，土壤水中氯離子含量的最大值為691.28mg/L。天然草地的氯離子含量在1m處出現(xiàn)一個大峰，峰值為2073.38 mg/L，之后氯離子含量逐漸下降，4m以下基本不變，無深層入滲。自然植被轉(zhuǎn)化成雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)后

6、，小麥地氯離子剖面被沖刷，深層補給量增加到2.13mm/yea r，占年平均降雨量的0.7％。苜蓿地與小麥地相比，苜蓿地氯離子累積到了4m。
　　在整個剖面上苜蓿地和農(nóng)田地的容重、孔隙度、水分常數(shù)、土壤質(zhì)地、SOC含量和 pH值均沒有顯著性差異，苜蓿地的飽和導水率顯著性高于農(nóng)田地（P<0.05），農(nóng)田地含水量極顯著高于苜蓿地（P<0.01）。分層來看，農(nóng)田地和苜蓿地的容重、孔隙度和水分常數(shù)的差異主要表現(xiàn)在淺層，而飽和導水率的差異主

7、要表現(xiàn)在深層。在0-0.2m苜蓿地的容重顯著性大于農(nóng)田地（P<0.05），孔隙度和飽和含水量顯著性小于農(nóng)田地（P<0.05）；在0.2-0.4m處農(nóng)田地的容重極顯著大于苜蓿地容重（P<0.01），孔隙度和飽和含水量極顯著小于苜蓿地（P<0.01）；苜蓿地的飽和導水率1.2-1.4m、1.4-1.6m處顯著高于農(nóng)田地的飽和導水率（P<0.05）。在0-1.8m的剖面上苜蓿地地的飽和含水量、田間持水量和凋萎含水量均高于苜蓿地。垂直分層看農(nóng)田

8、地的含水量高于苜蓿地的顯著性差異主要表現(xiàn)在0-1m。
　　對土壤水分性質(zhì)的分析發(fā)現(xiàn)，苜蓿地的土壤持水能力大于農(nóng)田，而農(nóng)田地的土壤供水能力和水分有效性較好；對土壤水分類結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)有效水的上限對應的基質(zhì)勢是-0.1bar，與黃土高原大多數(shù)地區(qū)不同。農(nóng)田地的有效水含量和速效水含量大于苜蓿地，而遲效水含量相等；比水容量隨含水量的變化曲線可以發(fā)現(xiàn)，苜蓿地和農(nóng)田地的比水容量均是在田間持水量附近時變化較快，而在田間持水量的50%-60%變